22.02.08 Medizinisches Klebeband

Vom Gecko-Prinzip zum Klebeband für die Medizin

Normalerweise werden Wunden nach einer Operation mit Nadel und Faden zugenäht. In der Zukunft lassen sich Wunden vielleicht einfach mit einem speziellen, abbaubaren Klebeband zukleben. Wissenschaftler vom Biozentrum der Universität Basel und vom Massachusetts Institute of Technology in den USA haben ein neuartiges Klebeband für die Medizin entwickelt, das sich an Geckos inspiriert.

Abb. 2: Dieser Fuss eines Tokeh-Geckos zeigt seine Adhäsionskontakt-Ballen. Geckos, die in der Lage sind, an Wänden hochzugehen, inspirieren Forscher seit Jahren zur Entwicklung neuartiger Haft-Materialien.
Quelle: David Clements, via Wikimedia

Auf den Prinzipien des Gecko-Fusses beruhend, besitzt auch das Klebeband nanoskopisch kleine Hügel und Täler, die mit einem Kleber überzogen sind, welcher sogar auf feuchten Geweben von Herz und Lunge haftet. Da das Klebeband biologisch abbaubar ist, löst es sich langsam auf und muss nicht entfernt werden. Gecko-inspirierte Klebebänder sind schon seit 2001 bekannt, aber eine Adaption für medizinische Anwendungen muss strikten Anforderungen genügen. Die Materialen müssen in feuchter Umgebung anwendbar sein und sollen biokompatibel sein: sie dürfen keine Entzündungen verursachen; müssen abbaubar sein, ohne Toxine zu produzieren; müssen elastisch sein, damit sie den Bewegungen der Organe folgen. "Es ist ein grosser Bedarf an medizinischen Klebebändern vorhanden" so Karp (MIT). So könnte das Band zwei Darmenden miteinander verkleben, wenn ein Stück krankhaftes Stück Gewebe entfernt wurde. Da es gefaltet werden kann, könnte es auch bei minimal-invasiver Chirurgie verwendet werden.

Diese Bedingungen wurden durch den Einsatz eine "Biogummis" aus den Laboratorien des MIT erfüllt. Mit Hilfe von Technologie, welche auch für die Herstellung von Computer-Chips genutzt wird, konnte die Oberfläche mit einer regelmässige Noppenlandschaft versehen werden. Karp konnte eine dünne Schicht eines auf Zucker-basierten Klebers applizieren, der sogar auf feuchtem Gewebe klebt. Das Klebeband soll sich aber - im Unterschied zum Gecko-Fuss - nicht entfernen lassen, so dass lediglich die Oberfläche des Gecko-Fusses und die damit verbundene Gesamt-Adhäsion die Idee für das Klebeband lieferten.

Abb. 1: Das medizinische Klebeband besteht aus einem Bioplastik, der Noppen mit einem Durchmesser von unter einem Mikrometer und drei Mikrometern Höhe aufweist. Auf den Noppen wurde ein "Kleber" auf Zucker-Basis aufgetragen. Versuche mit lebenden Ratten ergaben, dass das Klebeband geeignet ist, um chirurgische Wunden zu verschliessen.
Quelle: Edwin Chan, David Carter, MIT

Erste Tests mit Schweinedärmen haben gezeigt, dass das Klebeband doppelt so stark haftete wie das flache Analog. In lebenden Ratten wurde zudem nur eine geringe Entzündungsantwort festgestellt, was aber einem klinischen Einsatz nicht entgegen spricht.

Ein anderes Anwendungsgebiet könnte die Applikation von Wirkstoffen beinhalten, die dann während des Abbaus freigesetzt werden. Zudem können Elastizität und die Rate des Abbaus mit der Oberflächenbeschaffenheit gesteuert werden. So genügt das Klebeband unterschiedlichen medizinischen Anforderungen.

"Das ist ein erstaunliches Beispiel, wie Kontrolle über eine Nanostruktur eine neue Familie an Klebebändern ermöglicht" sagt Langer (MIT).

Quellen:

A biodegradable and biocompatible gecko-inspired tissue adhesive
A. Mahdavi et. al., PNAS 2008, 105, 2307-2312. DOI: 10.1073/pnas.0712117105

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Medizinisches Klebeband
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2008feb/medizinisches-klebeband.shtm)

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